休克時生物的損害被認為是細胞發生損害的開始，而細胞的損害又是各臟器功能 衰竭 的共同機制。
休克 時細胞的損害首先是生物膜（包括細胞膜、線粒體膜和溶酶體膜等）發生損害。
1.細胞膜的損害 最早的改變是細胞膜通透性增高，從而使細胞內的Na+、水含量增加而K+則向細胞外釋出，細胞膜內外Na+、K+分布的變化，使細胞膜Na+-K+ATP酶活性增高。因而ATP消耗增加，再加上ATP的供應不足和膜上受體腺苷酸環化酶系統受損，結果使控制細胞代謝過程的第二信使-cAMP含量減少，因此細胞的許多代謝過程發生紊亂，例如休克時肌肉細胞對胰島素的反應減弱，使胰島素促進細胞攝取葡萄糖的效應減弱甚至喪失。
休克時引起細胞膜損害的原因是多方面的：
(1)能量代謝障礙休克時因組織細胞的缺血缺氧，一方面ATP生成不足，使細胞膜不能維持正常功能和結構；另一方面脂肪酸氧化受阻，蓄積於細胞內的脂肪酸和脂肪醯CoA與細胞內Na+、K+、Ca+等陽性離子結合形成“皂類”化合物，可直接對膜上脂類起“淨化去垢”的破壞作用。
（2）細胞酸 中毒 休克時細胞發生酸中毒，除與乳酸等蓄積有關外，還可能與下述因素有關：①細胞低灌流，使產生的CO2不易排出；②ATP分解過程中產生H+（MgATP2-→MgADP-+Pi2-+H+）；③胞漿Ca2+增多，可促使Ca2+進入線粒體並與其中的磷酸結合，在結合過程中也產生H+（3Ca2++2HPO42-→Ca3(PO4)2+2H+）。酸中毒可直接或間接破壞膜系統的功能和結構。
（3）氧自由基的產生休克時氧自由基產生增多主要是由於①氧代謝途徑改變：即休克時由於細胞的缺氧和/或內毒素對線粒體呼吸功能的直接抑制，細胞色素氧化酶系統功能失調，以致進入細胞內的氧經單電子還原而形成的氧自由基增多而經4價還原而形成的水減少；②休克時產生大量乳酸、NADH及由ATP分解產生的次黃嘌吟等物質都可提供電子，使氧發生不全性還原而變成氧自由基。另外，休克時因蛋白水解酶活性增高，可催化黃嘌吟脫氫 酶變為黃嘌呤氧化酶，從而使次黃嘌吟變成黃嘌呤和氧自由基。③感染性炎症，活化補體等可激活中性粒細胞和巨噬細胞，使之釋放出氧自由基。
氧自由基可通過膜脂質過氧化反應而破壞生物膜（參閱《缺血與再灌注損傷》）。
此外，溶酶體酶、內毒素等也可破壞細胞膜的功能與結構。
由於細胞膜的完整性在維持細胞的生命活動中起著重要作用。故當膜完整性破壞時，即意味著細胞不可逆性損傷的開始。
2.線粒體損害休克時線粒體最早出現的損害是其呼吸功能和ATP合成受抑制，線粒體ATP酶活性降低。此後發生超微結構的改變，如基質顆粒減少或消失；繼之，基質電子密度增加、嵴內腔擴張，隨後，嵴明顯腫脹，終至破壞。
關於休克時線粒體損害的原因尚不完全清楚。缺氧可減少線粒體合成ATP，但除非在嚴重缺氧和伴有缺血時，並不引起線粒體膜的明顯損害。目前認為，線粒體損害可能與下列因素有關：①內毒素等毒性物質及酸中毒對線粒體各種呼吸酶的直接抑制；②缺血導致線粒體合成ATP的輔助因子（如NAD、CoA和腺苷等）不足和細胞內環境（pH、離子）的改變。③前述的氧自由基對線粒體膜磷脂的過氧化作用等。
線粒體是維持細胞生命活動的“能源供應站”。線粒體損害時，由於氧化磷酸化障礙，產能減少乃至終止，故必然導致細胞損害和死亡。
3.溶酶體破裂溶酶體含有多種水解酶，如組織蛋白酶、多肽酶、磷酸酶等，但在未釋放之前都處於無活性狀態。一旦釋放出來後，它們即轉為活性狀態而可溶解和消化細胞內、外的各種大分子物質，尤其是蛋白類物質。已證明，休克早期，肝、脾、腸等細胞即出現溶酶體腫大，顆粒喪失和酶釋放增加；內毒素休克動物血液和淋巴中水解酶濃度增高，且與休克嚴重程度呈正相關。給動物注射溶酶體或溶酶體酶，可產生類似休克的各種病理生理改變。
休克時導致溶酶體破裂的主要原因是：①組織的缺血、缺氧、酸中毒以及內毒素對溶酶體膜的直接破壞；②氧自由基對溶酶體膜磷脂的過氧化作用；③血漿補體被激活產生C5a，後者可剌激中性粒細胞釋放溶酶體酶。釋放的溶酶體酶又可通過多種途徑參與休克的發生、發展和細胞的損害，例如：a．釋放的組織蛋白酶使蛋白質水解，這不但可以破壞蛋白酶的活性，甚至還可使細胞自溶壞死，而且所產生的多肽類活性物質，還能加重微循環障礙；b．破壞生物膜的完性；c．直接損害血管內皮和血管平滑肌細胞，從而導致血液外滲、出血和血小板的粘附、聚集以及DIC形成；d．激活補體系統產生C5a，後者再進一步促使溶酶體酶的釋放。現已證明，休克時使用溶酶體膜穩定藥可防止或減輕溶酶體膜的破裂。
